“遇事不決,量子力學。”曾幾何時,量子力學成為了人們口中的“玄學”。而利用量子力學原理進行有效計算的量子計算,正在引領(lǐng)新一輪科技發(fā)展的浪潮。

“萬物都是由量子構(gòu)成的,我們天天生活在量子的世界,但是又感受不到量子。同樣的,量子計算讓很多人一頭霧水,它卻能夠在信息安全、藥物研發(fā)等領(lǐng)域有著魔法般的計算能力和應用價值。”8 月 26 日,百度量子計算研究所所長段潤堯“AI 呀,我去!”百度科技沙龍上表示,從量子技術(shù)到量子產(chǎn)業(yè)之間有著巨大的鴻溝,如果能夠跨越這條鴻溝,新的量子革命將會到來。

百度量子計算研究所所長段潤堯

目前,量子計算的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍處于相對早期的階段,但各大科技公司已陸續(xù)介入該領(lǐng)域,這在一定程度上推動了量子產(chǎn)業(yè)化的步伐。

例如谷歌、IBM、微軟等美國公司都在加快研發(fā)與布局量子計算平臺。國內(nèi)如百度、阿里巴巴、騰訊、華為等都在量子計算方面進行了布局。2023 年谷歌在超導量子芯片上實現(xiàn)了量子霸權(quán),2023 年中科大在超導和光量子兩種平臺上也實現(xiàn)了量子優(yōu)越性,這一系列成果展示了量子計算的巨大潛力。

8 月 25 日,在量子開發(fā)者大會上,百度發(fā)布了自主研發(fā)的超導量子計算機“乾始”和全球首個全平臺量子計算軟硬一體化解決方案“量羲”。

據(jù)悉,乾始是集 “應用、軟件、硬件” 三位一體的工業(yè)級超導量子計算機,讓量子計算算力觸手可及。通過對高潛量子應用、云原生量子軟件平臺、量子硬件平臺等自主可控核心技術(shù)的高度集成,乾始將推動量子軟硬一體化方案的實施和落地,加速量子計算的產(chǎn)業(yè)化進程。

量子計算產(chǎn)業(yè)化面臨多個挑戰(zhàn)

在北京亦莊百度量子實驗室內(nèi),一臺超導量子計算機首次面世,揭開了量子計算的神秘面紗。

一塊量子芯片、一套極低溫測試系統(tǒng)便構(gòu)成了一臺超導量子計算機的核心,看似十分簡單,但頗具威力。據(jù)了解,量子計算機最大的特點就是“算得快”,還不是一般的快 — 它有著經(jīng)典計算機無法比擬的運算速度。

段潤堯以信息安全領(lǐng)域公鑰加密算法 RSA 為例介紹道,傳統(tǒng)計算機需要 200 萬億年,而量子計算機只需要幾分鐘就可以輕松完成。

百度超導量子計算機“乾始”

基于這種全新的計算特點,量子計算在基礎(chǔ)科學探索、數(shù)字經(jīng)濟、人工智能、信息安全等眾多領(lǐng)域具有極大的應用價值。例如,在藥物研發(fā)領(lǐng)域,傳統(tǒng)計算機無法模擬蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)變化,量子計算機可以輕松搞定;在金融科技領(lǐng)域,衍生品定價、進行投資組合優(yōu)化和風險評估等復雜的工作,對于量子計算機來說也不是什么難事兒。

近年來,在 IBM、谷歌和百度、阿里等國內(nèi)外科技公司的布局下,量子計算的技術(shù)不斷突破。不過,量子計算從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化,仍存在巨大的鴻溝。首先,量子計算還處于早期的發(fā)展階段,量子計算的價值需要逐步實現(xiàn)。其次,現(xiàn)階段量子計算領(lǐng)域的量子硬件和量子服務割裂,量子算力難以轉(zhuǎn)化為用戶觸手可及的量子服務。第三,量子計算的學科交叉性,使得量子計算的產(chǎn)業(yè)化需要聚合多個領(lǐng)域的科研人員、開發(fā)者以及合作伙伴持續(xù)不懈努力。

“量子計算機的應用,理論上已經(jīng)沒有障礙,但實際上每家都在摸著石頭過河。”段潤堯表示,“有將近 70%的大型企業(yè)希望能夠進行量子計算相關(guān)的布局,這種布局不一定是直接用量子計算來解決實際業(yè)務,但是企業(yè)希望做好量子人才或技術(shù)的相關(guān)儲備。”

段潤堯認為,量子計算的產(chǎn)業(yè)化還需要三大基礎(chǔ):錢、時間和人才。“每一臺量子計算機都十分燒錢,錢和時間都是有限的,人才還不能速成,很多高校里甚至都沒有量子計算專業(yè)和正常培養(yǎng)的渠道。”

每一家大科技公司都應該做好量子準備

目前,世界各國均在圍繞量子科技進行緊密布局,你追我趕,競爭態(tài)勢十分激烈。中美兩國是率先實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的國家,這離不開政策、資金的大力支持。2023 年,美國通過《國家量子倡議法案》,計劃投資 1000 億美元在量子計算等 10 個領(lǐng)域。在中國,量子信息已被列入《“十四五”規(guī)劃和 2035 遠景目標綱要》優(yōu)先發(fā)展的“三駕馬車”之一。

在國家政策的大力支持下,段潤堯認為,每一家大的科技公司都應該做好量子準備,否則將難以應對量子產(chǎn)業(yè)化時代的到來。

百度對量子計算的布局始于 2023 年,這一年,百度成立了量子計算研究所,開始進行量子計算技術(shù)儲備與應用路徑探索,并先后發(fā)布了首個云上量子脈沖系統(tǒng)“量脈”,首個云量一體的量子機器學習平臺“量槳”、首個云原生量子計算平臺“量易伏”等產(chǎn)品。

據(jù)介紹,區(qū)別于谷歌、IBM 的量子計算技術(shù)路線,百度側(cè)重研發(fā)面向產(chǎn)業(yè)化的超導量子計算機。8 月 25 日,百度發(fā)布了“乾始”超導量子計算機,和首個全平臺量子軟硬一體化解決方案“量羲”。 “乾始”和“量羲”打通了量子硬件、量子軟件和量子應用,實現(xiàn)了量子算力到生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化,量子計算產(chǎn)業(yè)落地“最后一公里”問題有望獲得突破。同時,各類量子芯片也可以做到“即插即用”,可以讓用戶更低門檻、更便捷地獲得量子算力,做到“人人皆可量子”。

百度量子平臺全景圖

目前,圍繞量子計算的產(chǎn)業(yè)生態(tài)已經(jīng)初具雛形。IDC 報告顯示,全球量子計算市場將從 2023 年的 4.12 億美元增長到 2027 年的 86 億美元,6 年復合年增長率超過 50%。 “開發(fā)者、科技公司、科研機構(gòu)等每一個組織都做好自己擅長的事情,才能夠構(gòu)建成一個健康的量子生態(tài)。”段潤堯稱。

隨著產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的加入,量子計算正在變得觸手可及。段潤堯介紹,下一步,百度量子將致力于為企業(yè)提供制定相應策略、完善解決方案、實時投入資金部署等一系列開源的方案,并賦能人工智能、能源、制造、金融、交通等多個領(lǐng)域,朝著‘人人皆可量子’的愿景努力。